Bài 1: Giới thiệu các kiến thức cơ bản về mạng máy tính
IT102_Bai 1_v1.0011101210 1
Nội dung
Đại cương về mạng máy tính.
Phân loại mạng máy tính.
Chuẩn hoá mạng máy tính và liên kết các
mạng máy tính.
Hướng dẫn học Mục tiêu
Nghe giảng và đọc tài liệu để nắm bắt các
nội dung chính.
Làm bài tập và luyện thi trắc nghiệm theo
yêu cầu của từng bài.
Liên hệ và lấy các ví dụ trong thực tế để
minh họa cho nội dung bài học.
Thời lượng học
9 tiết.
Sau khi học bài này, các bạn có thể:
Trình bày, liệt kê các đối tượng và các phương
pháp nghiên cứu môn học cơ bản.
Trình bày được các kiến thức tổng quan về
mạng máy tính.
BÀI 1: GIỚI THIỆU CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ MẠNG MÁY
Í
Bài 1: Giới thiệu các kiến thức cơ bản về mạng máy tính
2 IT102_Bai 1_v1.0011101210
TÌNH HUỐNG KHỞI ĐỘNG BÀI
Tình huống dẫn nhập
Ngày nay, ta thấy sự liên lạc thông tin, sử dụng chung các tài
nguyên máy tính giữa nhiều người sử dụng khác nhau ngày
càng đa dạng. Ta thấy hai người ở hai nơi khác nhau có thể:
Trao đổi trực tuyến với nhau bằng Yahoo Messenger,
Skype,…
Có thể tham gia trò chuyện, chia sẻ hình ảnh âm thanh trên
Facebook, Yahoo Blog, …
Sử dụng chung các tài nguyên của máy tính như màn hình,
máy in, máy fax, ổ cứng,...
Không những thế, họ có thể sử dụng các loại máy tính khác
nhau (máy tính để bàn, máy tính xách tay,...) do các hãng sản xuất khác nhau (Compaq, IBM,
Dell, …) với các hệ điều hành khác nhau (Windows, Linux, …) và sử dụng những “cách” kết
nối khác nhau như dây mạng, Wireless, USB 3G,…
Câu hỏi
1. Tại sao chúng ta có thể làm được như vây?
2. Có bao nhiêu loại mạng khác nhau?
3. Tại sao các mạng khác nhau, do các hãng khác nhau lại có thể “giao tiếp” được với nhau?
Bài 1: Giới thiệu các kiến thức cơ bản về mạng máy tính
IT102_Bai 1_v1.0011101210 3
1.1. Đại cương về mạng máy tính
1.1.1. Khái niệm về mạng máy tính và các yếu tố cơ bản của nó
Mạng máy tính gồm hai hoặc nhiều máy tính được kết nối với nhau bằng một đường
truyền vật lý theo một kiến trúc nào đó để trao đổi thông tin và dùng chung các dữ liệu
hay tài nguyên. Mạng máy tính hình thành từ nhu cầu chia sẻ và dùng chung các thông
tin giữa các máy tính với nhau.
Mạng có thể có kiến trúc đơn giản như hình 1.1 hoặc phức tạp hơn đó là hệ thống gồm
nhiều mạng đơn giản nối lại với nhau như hình 1.2.
Hình 1.1:
Mạng cục bộ đơn giản
Hình 1.2:
Mạng diện rộng phức tạp
Một hệ thống mạng tổng quát được cấu thành từ các thành phần:
Tài nguyên (Network Resoures): gồm các máy tính chủ (Host), các máy chủ tệp
(File servers), máy in, các thiết bị phần cứng khác cũng như các phần mềm chia sẻ
dùng chung.
Đường trục mạng (Network Core): gồm các bộ định tuyến (Router) đóng vai trò
liên kết các mạng lại với nhau cũng như các đường truyền vật lý liên kết các máy
tính theo một topo (hình trạng) nào đó.
Phần mềm mạng được xây dựng dựa trên nền tảng của 3 khái niệm là giao thức
(Protocol), dịch vụ (Service) và giao diện (Interface).
o Giao thức (Protocol): mô tả cách thức hai thành phần giao tiếp trao đổi thông
tin với nhau.
o Dịch vụ (Service): mô tả những gì mà một mạng máy tính cung cấp cho các
thành phần muốn giao tiếp với nó.
o Giao diện (Interface): mô tả cách thức mà một khách hàng có thể sử dụng được
các dịch vụ mạng và cách thức các dịch vụ có thể được truy cập đến.
1.1.2. Sự ra đời và phát triển của mạng máy tính
Trước khi mạng máy tính ra đời đã có các mạng sau:
Mạng điện báo sử dụng hệ thống mã Morse để mã hóa thông tin cần truyền đi. Mã
Morse sử dụng hai tín hiệu là tạch và tà (ký hiệu bằng dấu chấm (•) và dấu gạch
ngang (–)). Mỗi một ký tự Latin sẽ được mã hóa bằng một chuỗi tạch/tà riêng biệt,
có độ dài ngắn khác nhau. Để truyền thông tin đi, bên gửi sẽ lần lượt mã hóa từng
Bài 1: Giới thiệu các kiến thức cơ bản về mạng máy tính
4 IT102_Bai 1_v1.0011101210
ký tự của thông điệp thành mã Morse, bên nhận sau đó sẽ thực hiện quá trình giải
mã. Văn bản truyền đi được gọi là một thông điệp (Message) hay một thư tín
(Telegram). Vào năm 1851 mạng thư tín đầu tiên được sử dụng để nối hai thành
phố London và Paris. Sau đó không lâu, hệ thống mạng này được mở rộng toàn
châu Âu. Cấu trúc của mạng gồm có hai thành phần là Trạm điện báo (Telegraph
Station) và Trạm chuyển điện báo (Telegraph Switching Station) được nối lại với
nhau bằng hệ thống dây truyền dẫn. Trạm điện báo là nơi cho phép truyền và nhận
các thông điệp dưới dạng các mã Morse, thông thường được thể hiện bằng âm
thanh tạch và tè. Để truyền và nhận thông tin cần có một điện báo viên thực hiện
quá trình mã hóa và giải mã thông tin truyền/nhận. Vì không thể nối trực tiếp tất cả
các trạm điện báo lại với nhau, người ta sử dụng các Trạm chuyển điện báo cho
phép nhiều trạm điện báo sử dụng chung một đường truyền để truyền tin. Tại mỗi
trạm chuyển điện báo có một điện báo viên chịu trách nhiệm nhận các điện báo gửi
đến, xác định đường đi để chuyển tiếp điện báo về nơi nhận. Nếu đường truyền
hướng về nơi nhận đang đuợc sử dụng để truyền một điện báo khác, điện báo viên
sẽ lưu lại điện báo này để sau đó truyền đi khi đường truyền rỗi. Để tăng tốc độ
truyền tin, hệ thống Baudot thay thế mã Morse bằng mã nhị phân 5 bits (có thể mã
hóa cho 32 ký tự). Các trạm điện báo cũng được thay thế bằng các máy têlêtíp
(Teletype Terminal) cho phép xuất/nhập thông tin dạng ký tự. Hệ thống sử dụng
kỹ thuật điều chế/giải điều chế (Modulation/Demodulation) và kỹ thuật dồn kênh
(Multiplexing) để truyền tải thông tin.
Mạng điện thoại hoạt động theo chế độ chuyển mạch định hướng kết nối (circuit
switching), tức là thiết lập đường kết nối dùng
riêng giữa hai bên giao tiếp trước khi thông tin
được truyền đi (Connection Oriented). Mạng
điện thoại cho phép truyền thông tin dưới dạng
âm thanh bằng cách sử dụng hệ thống truyền tín
hiệu tuần tự.
Mạng hướng đầu cuối: đây là mô hình của các
hệ thống máy tính lớn (Main Frame) vào những
năm 1970. Hệ thống gồm một máy chủ mạnh
(Host) có năng lực tính toán cao được kết nối
với nhiều thiết bị đầu cuối thụ động (Dumb
terminal) chỉ làm nhiệm vụ xuất nhập thông tin,
giao tiếp với người sử dụng.
Internet được hình thành từ cuối thập niên 1960, từ một dự án nghiên cứu của Bộ
quốc phòng Mỹ. Tháng 7 năm 1968, Cơ quan quản lý dự án nghiên cứu cấp cao
của Bộ Quốc phòng Mỹ (ARPA-Advanced Research Project Agency) đã đề nghị
liên kết 4 địa điểm: Viện Nghiên cứu Standford, Trường Đại học tổng hợp
California ở LosAngeles, UC - Santa Barbara và Trường Đại học tổng hợp Utah.
Bốn điểm trên được nối thành mạng vào năm 1969 đã đánh dấu sự ra đời của
Internet ngày nay. Mạng này được biết đến dưới cái tên ARPANET.
Hình 1.3
Mạng chuyển mạch
Hình 1.4:
Mạng hướng đầu cuối
Thiết bị đầu cuối
(Dumb Terminal)
Bài 1: Giới thiệu các kiến thức cơ bản về mạng máy tính
IT102_Bai 1_v1.0011101210 5
1.1.3. Tính ưu việt và các vấn đề của mạng máy tính
Các lợi ích của mạng máy tính:
Mạng tạo khả năng dùng chung tài nguyên cho các người dùng: Vấn đề là làm cho
các tài nguyên trên mạng như chương trình, dữ liệu và thiết bị, đặc biệt là các thiết
bị đắt tiền, có thể sẵn dùng cho mọi người trên mạng mà không cần quan tâm đến
vị trí thực của tài nguyên và người dùng.
o Về mặt thiết bị, các thiết bị chất lượng cao thường đắt tiền, chúng thường được
dùng chung cho nhiều người nhằm giảm chi phí và dễ bảo quản.
o Về mặt chương trình và dữ liệu, khi được dùng chung, mỗi thay đổi sẽ sẵn
dùng cho mọi thành viên trên mạng ngay lập tức. Điều này thể hiện rất rõ tại
các nơi như ngân hàng, các đại lý bán vé máy bay...
Mạng cho phép nâng cao độ tin cậy: Khi sử dụng mạng, có thể thực hiện một
chương trình tại nhiều máy tính khác nhau, nhiều thiết bị có thể dùng chung. Điều
này tăng độ tin cậy trong công việc vì khi có máy tính hoặc thiết bị bị hỏng, công
việc vẫn có thể tiếp tục với các máy tính hoặc thiết bị khác trên mạng trong khi
chờ sửa chữa.
Mạng giúp cho công việc đạt hiệu suất cao hơn: khi chương trình và dữ liệu được
dùng chung trên mạng, có thể bỏ qua một số khâu đối chiếu không cần thiết. Việc
điều chỉnh chương trình (nếu có) cũng tiết kiệm thời gian hơn do chỉ cần cài đặt lại
trên một máy. Về mặt tổ chức, việc sao chép dữ liệu dự phòng (back up) tiện lợi hơn
do có thể giao cho chỉ một người thay vì mọi người phải tự sao chép phần của mình.
Tiết kiệm chi phí: việc dùng chung các thiết bị ngoại vi cho phép giảm chi phí trang
bị tính trên số người dùng. Về phần mềm, nhiều nhà sản xuất phần mềm cung cấp cả
những ấn bản cho nhiều người dùng, với chi phí thấp hơn tính trên mỗi người dùng.
Tăng cường tính bảo mật thông tin: dữ liệu được lưu trên các máy chủ tệp (File
Server) sẽ được bảo vệ tốt hơn so với đặt tại các máy cá nhân nhờ cơ chế bảo mật
của các hệ điều hành mạng.
Việc phát triển mạng máy tính đã tạo ra nhiều ứng dụng mới: Một số ứng dụng có
ảnh hưởng quan trọng đến toàn xã hội như khả năng truy xuất các chương trình và
dữ liệu từ xa, khả năng thông tin liên lạc dễ dàng và hiệu quả, tạo môi trường giao
tiếp thuận lợi giữa những người dùng khác nhau, khả năng tìm kiếm thông tin
nhanh chóng trên phạm vi toàn thế giới,...
Các nhược điểm của mạng máy tính:
o Dữ liệu tập trung nếu không có sự sao chép dự phòng một cách đúng mức thì
nếu xảy ra sự cố sẽ dẫn đến những mất mát không thể khắc phục được.
o Tuy nhiên khi đã có sao chép dự phòng lại dễ bị mất (do bị sao chép, sử dụng
trái phép) dữ liệu do dữ liệu tập trung. Vấn đề bảo mật dữ liệu cần được quan
tâm đúng mức. Tuy nhiên cần nhấn mạnh rằng công cụ cho việc chống lại những
kẻ trộm thông tin bao giờ cũng chỉ xuất hiện sau khi đã bị mất trộm ở đâu đó.
o Hơn nữa việc trao đổi thông tin trên mạng không phải không có những rủi ro
(bị mất mát, sai lệch thông tin,...) cần có những cơ chế để khắc phục. Thêm vào
đó khi mạng đủ lớn thì vấn đề đảm bảo thông tin không bị sai lệch, sao chép
ngoài ý muốn trong quá trình truyền là cả vấn đề cần quan tâm. Hơn nữa nếu